KR20240048470A - 배터리 셀 가스제거 모듈을 구비한 배터리 셀 가스 제거 장치 - Google Patents

배터리 셀 가스제거 모듈을 구비한 배터리 셀 가스 제거 장치 Download PDF

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KR20240048470A
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Abstract

본 발명은 구조가 간단하면서 배터리 셀 제작 동 중 배터리 셀의 활성화 단계에서 발생하는 가스를 효율적으로 제거할 수 있도록 하는 배터리 셀 가스 제거 장치에 관한 것이다. 본 발명의 배터리셀 가스 제거 장치는 전방 중앙부가 관통 개방되고, 일측으로 배터리 셀 파우치의 흡입 관로와 메인 가스 흡입 관로를 갖는 하우징 본체; 상기 하우징 본체의 전방 중심부에 조립 장착되어 배터리 셀 파우치를 순간 천공하도록 설치되는 피어싱 나이프; 상기 하우징 본체의 개방된 전방으로 조립 장착되어 열을 발생하도록 하는 세라믹 히터; 상기 하우징 본체의 전방 내측과 세라믹 히터의 전방으로 마감 조립되어 피어싱 천공된 배터리 셀 파우치의 천공 부위를 가열시켜 열융착하기 위한 히터 블록을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 셀 가스제거 모듈을 구비한 배터리 셀 가스 제거 장치 {Battery cell apparatus for removing gas incorporating battery cell gas removal module}
본 발명은 배터리 셀 가스제거 모듈을 구비한 배터리 셀 가스 제거 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 구조가 간단하면서 배터리 셀 제작 과정 중 배터리 셀의 활성화 단계에서 발생하는 가스를 효율적으로 제거할 수 있도록 하는 장치에 관한 거이다.
일반적으로, 배터리는 기계가 작동될 수 있도록 전원을 공급하는 것으로, 최근에는 노트북, 스마트폰 등의 휴대용 전자 기기가 보편화되고, 전기 자동차도 상용화됨으로 인해 상기 배터리에 대한 수요가 급증하고 있다.
이러한 상기 배터리는 방전이 되면 다시 충전하여 사용할 수 있는 장점으로 그 사용이 장려되고 있다.
이러한 상기 배터리는 복수 개의 배터리 셀로 구성된다.
상기 배터리 셀은 배터리의 가장 기본 단위로 배터리 케이스, 상기 배터리 케이스의 내부에 수용되는 양극판과, 음극판과, 분리판 및 전해액으로 이루어진다.
이러한 배터리 셀의 제조 및 상기 배터리 셀을 이용하여 제작되는 배터리의 예로 제시될 수 있는 것이 아래 제시된 특허문헌들이다.
상기 배터리 셀을 제조할 때 상기 배터리 셀과 충전 설비를 연결하여 상기 배터리 셀을 충전함으로써 상기 배터리 셀이 활성화될 수 있게 된다.
이러한 상기 배터리 셀이 충전 시, 상기 배터리 셀의 내부에서는 상기 음극판에 있던 이온이 상기 분리판을 경유하여 상기 양극판으로 이동하게 되고, 이때 상기 배터리 셀의 내부에는 상기 배터리 셀의 활성화로 인한 가스가 발생하게 된다.
종래의 배터리 셀 제조에서는 상기 배터리 셀의 내부에서 발생한 상기 가스를 제거하는 마땅한 장치가 없어 상기 배터리 케이스가 일정 부분 부풀어오른 상태로 그 다음 공정들을 수행하게 되었고, 그에 따라 상기 배터리 케이스의 외부 형상의 변형, 상기 음극판 및 상기 양극판과 상기 배터리 케이스 사이의 단선 발생 등 배터리 셀 제작의 품질을 저하 시키는 문제가 자주 발생하여 그에 관한 개선이 시급히 요구되고 있었다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0089164 호 (2015.08.05) 대한민국 등록특허 제10-1499471호 (2015.03.02) 대한민국 등록특허 제10-2416581호 (2022.07.05)
따라서, 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 구조가 간단하면서 배터리 셀 제작 도중 배터리 셀의 활성화 단계에서 발생하는 가스를 효율적으로 제거할 수 있도록 하는 배터리 셀 가스제거 모듈을 구비한 배터리 셀 가스 제거 장치를 제공하기 위함이다.
본 발명의 다른 목적은, 배터리 셀의 내부에서 발생한 가스를 제거함에 있어 작동이 수월하고 배터리 셀 가스제거에 따른 천공과 열융착에 따른 원활한 작동이 이루어질 수 있도록 하는 배터리 셀 가스제거 모듈을 구비한 배터리 셀 가스 제거 장치를 제공하기 위함이다.
본 발명의 또 다른 목적은 구조가 프레임 본체, 제1 구동 모듈 및 제2 고정 모듈로 간단하게 구성되면서도 상기 배터리 셀의 제작 도중 상기 배터리 셀의 활성화 단계에서 발생하는 상기 가스를 효율적으로 제거할 수 있게 되고, 그에 따라 상기 배터리 셀의 품질을 향상시킬 수 있는 배터리 셀 가스제거 모듈을 구비한 배터리 셀 가스 제거 장치를 제공하려는 것이다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 배터리 셀을 활성화하기 위해 상기 배터리 셀과 충전 설비를 연결하여 상기 배터리 셀을 충전하는 도중 발생하는 가스를 제거하기 위한 배터리 셀 가스 제거 장치로서, 일측 중심에 축 설치되어 직선 운동하는 구동축과, 구동축의 좌우에서 축 설치되어 고정되는 고정축을 구비하는 프레임 본체와; 상기 구동축에 랙 기어로 결합되어 직진 운동하도록 설치되는 모듈 작동체와; 상측이 상기 고정축에 고정되어 직진 운동하는 구동축을 가이드 하도록 설치되는 모듈 고정체를 포함하는 모듈 고정부재와; 상기 모듈 작동체에 장착되어 직진 운동하면서 배터리 셀의 가스 배출 및 밀폐를 가능하도록 작동하기 위한 제1 작동모듈과; 상기 모듈 고정체에 장착되어 제1 작동모듈과 마주하면서 배터리의 가스 배출 및 밀폐를 가능하도록 작동하기 위한 제2 작동모듈을 포함하여 이루어지며, 상기 제1 작동모듈과 제2 작동모듈은 상호 마주하는 좌우 한 쌍이 배터리 셀의 가스 배출 및 밀폐를 가능하도록 하는 1개조의 가스 제거 수단으로서, 상기 구동축과 고정축의 선상에 다수로 설치 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 가스 제거 장치를 제공한다.
상기 구동축의 내측과 상기 모듈 고정부재의 상측 단부 외측에는 각각 랙 기어가 맞대응하도록 형성되어 동력 전달에 의해 모듈 고정부재의 모듈 작동체에 직진 운동하는 구동축에 의해 제1 작동모듈이 제2 작동모듈을 향해 전/후 직진 운동 작동될 수 있다.
상기 제1 작동모듈 및 제2 작동모듈을 이루는 배터리 셀 가스 제거 모듈은: 전방 중앙부가 관통 개방되고, 일측으로 배터리 셀 파우치의 흡입 관로와 메인 가스 흡입 관로를 갖는 하우징 본체; 상기 하우징 본체의 전방 중심부에 조립 장착되어 배터리 셀 파우치를 순간 천공하도록 설치되는 피어싱 나이프; 상기 하우징 본체의 개방된 전방으로 조립 장착되어 열을 발생하도록 하는 세라믹 히터; 상기 하우징 본체의 전방 내측과 세라믹 히터의 전방으로 마감 조립되어 피어싱 천공된 배터리 셀 파우치의 천공 부위를 가열시켜 열융착하기 위한 히터 블록을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명은 배터리 셀을 활성화하기 위해 상기 배터리 셀과 충전 설비를 연결하여 상기 배터리 셀을 충전하는 도중 발생하는 가스를 제거하기 위한 배터리 셀 가스 제거 장치에 구비되는 배터리 셀 가스 제거 모듈로서, 상기 모듈은: 전방 중앙부가 관통 개방되고, 일측으로 배터리 셀 파우치의 흡입 관로와 메인 가스 흡입 관로를 갖는 하우징 본체; 상기 하우징 본체의 전방 중심부에 조립 장착되어 배터리 셀 파우치를 순간 천공하도록 설치되는 피어싱 나이프; 상기 하우징 본체의 개방된 전방으로 조립 장착되어 열을 발생하도록 하는 세라믹 히터; 상기 하우징 본체의 전방 내측과 세라믹 히터의 전방으로 마감 조립되어 피어싱 천공된 배터리 셀 파우치의 천공 부위를 가열시켜 열융착하기 위한 히터 블록을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀 가스 제거 모듈을 제공한다.
상기 하우징 본체는 전방 둘레를 따라 내측으로 개방 공간부를 가지며, 박스 형태로 형성되는 몸체와; 상기 몸체의 개방부 내측 둘레 모서리에 형성되어 상기 히터 블록을 조립하도록 형성되는 둘레 플랜지부와; 상기 몸체의 개방부 내측 중심부에서 일부 돌출되어 상기 피어싱 나이프를 내측으로 수용하도록 접속공을 갖는 평탄면의 돌출 수용부와; 상기 몸체의 일측으로 관통되어 세라믹 히터의 열선을 연결하도록 형성되는 인입 열선 삽입구를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 피어싱 나이프는 일측이 일부 절곡 형성되어 하우징 본체의 전방 중심부에 조립 장착되는 연결체와; 상기 연결체에서 타측으로 일정 길이 연장 형성되어 배터리 셀 파우치를 천공하기 위한 칼날부를 가지도록 형성되며, 상기 세라믹 히터는 내측이 개방 형성되고, 사각 모서리를 따라 평판 형태로 형성되는 세라믹 판과; 상기 세라믹 판의 상단 일측으로 연결 설치되는 열선을 포함하여 이루어지며, 상기 히터 블록은 중심부에 개방구를 갖는 박스 형태의 몸체와; 상기 몸체의 개방구 주변 모서리에서 일부 돌출 형성되어 배터리 셀 파우치와 접촉하기 위한 테두리 접촉부와; 상기 몸체의 외측 주변 모서리부에 일부 돌출되어 하우징 본체와 피스 조립되는 조립공을 갖는 연결 플랜지를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 히터 블록은 테두리 접촉부에서 안쪽으로 일부 연장되는 연장 돌출부를 더 형성하여 배터리 셀 파우치의 천공 부위에 대한 실링 면적을 더 확보할 수 있다.
본 발명은 배터리 셀 제작 중 배터리 셀의 활성화 단계에서 발생하는 가스를 효율적으로 제거할 수 있도록 하는 배터리 셀 가스제거 모듈을 구비한 배터리 셀 가스 제거 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 배터리 셀의 내부에서 발생한 가스를 제거함에 있어 작동이 수월하고 배터리 셀 가스제거에 따른 천공과 열융착에 따른 원활한 작동이 이루어진다는 효과를 발휘한다.
또한, 본 발명은 구조가 프레임 본체, 모듈 고정부재 및 제1,2 작업모듈로 간단하게 구성하면서도 상기 배터리 셀의 제작 도중 상기 배터리 셀의 활성화 단계에서 발생하는 상기 가스를 효율적으로 제거할 수 있게 되고, 그에 따라 상기 배터리 셀의 품질을 향상시킬 수 있게 되는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명에 의한 배터리 셀 가스 제거 장치를 보인 전체 사시 예시도,
도 2는 도 1의 정면 및 평면 예시도,
도 3은 도 2의 정면의 횡단면 예시도,
도 4는 본 발명에 의한 배터리 셀 가스 제거 장치에 따른 요부 확대 예시도,
도 5는 본 발명에 의한 배터리 셀 가스 제거 장치에 따른 1개조 요부인 제1 작동모듈과 제2 작동모듈을 보인 단면 예시도,
도 6은 본 발명에 의한 배터리 셀 가스 제거 모듈을 보인 전체 사시도,
도 7은 도 6의 분해 사시도,
도 8은 도 6의 종단면도,
도 9는 본 발명에 의한 배터리 셀 가스 제거 모듈에 따른 히터 블록의 다른 실시예를 보인 예시도,
도 10은 본 발명에 의한 배터리 셀 가스 제거 모듈에 따른 히터 블록의 또 다른 실시 예를 보인 예시도, 그리고
도 11은 본 발명에 의한 배터리 셀 가스 제거 장치에 따른 구동 공정을 보인 과정도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 의한 배터리 셀 가스 제거 장치를 보인 실시 예이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 배터리 셀 가스 제거 장치(100)는 배터리 케이스, 상기 배터리 케이스의 내부에 수용되는 양극판과, 음극판과, 분리판 및 전해액으로 이루어지는 배터리 셀을 활성화시키기 위해 상기 배터리 셀과 충전 설비를 연결하여 상기 배터리 셀을 충전하는 도중 발생하는 가스를 제거하기 위한 것으로서, 프레임 본체(110); 모듈 고정부재(120); 제1 작동모듈(202) 및 제2 작동모듈(202A)을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 제1 작동모듈(202)과 제2 작동모듈(202A)은 상호 마주하는 좌우 한 쌍이 배터리 셀의 가스 배출 및 배터리 셀의 밀폐를 가능하도록 하는 1개 조의 가스 제거 수단으로서, 상기 구동축(115)과 고정축(117)의 선상에 다수로 설치 구성할 수 있다.
프레임 본체(110)는 상기 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치(100)의 골격을 이루는 것으로서, 일측에 구동 액추에이터(M)가 구비된 주 조립체(111)와; 타측에서 주 조립체(111)와 일정 거리 이격되어 마련되는 서브 조립체(113)와; 상기 주 조립체(111)와 서브 조립체(113)를 가로지르며 직진 운동하도록 설치되는 구동축(115)과, 상기 주 조립체(111)와 서브 조립체(113) 사이를 가로지르며 좌우 한 쌍으로 마련되는 고정축(117)을 포함하여 구성할 수 있다.
상기 주 조립체(111)와 서브 조립체(113)는 내부에 구동 장치들이 설치되는 공간으로 형성되며, 상기 주 조립체(111)는 내부에 일반적인 모터와 액추에이터의 연결 구성으로 이하 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 구동축(115)의 내측 안쪽에는 그 길이 방향을 따라 랙 기어(115a)가 형성되고, 상기 구동축(115)은 그 양끝단이 상기 주 조립체(111)와 서브 조립체(113)의 내측에서 연결 기어(115b)(115c)으로 연결 결합되어 회전되는 구조로 형성할 수 있다.
여기서 상기 구동축(115)의 랙 기어(115a)는 상기 모듈 고정부재(120)의 하나의 단일체 상단과 랙 기어로 맞물려서 구동축(115)의 직진 운동으로 작동하는 것으로, 프레임 본체(110)에서 다수의 모듈 고정부재(120)를 전/후진 가능하도록 작동할 수 있다.
모듈 고정부재(120)는 상기 구동축(115)과 고정축(117)에 각각 관통 연결되는 다수의 단일체 일부 중, 하나의 단일체가 상기 구동축(115)을 따라 전/후진 이동 가능하도록 설치되는 것으로서, 상측이 상기 구동축(115)에 랙 기어로 결합되어 직진 운동하도록 설치되는 모듈 작동체(121)와; 상측이 상기 고정축(117)에 고정되어 직진 운동하는 구동축(115)을 가이드 하도록 설치되는 모듈 고정체(123)를 포함하여 구성할 수 있다.
또한, 상기 모듈 작동체(121)와 모듈 고정체(123)는 각각 하측이 개방 형성되어 제1 작동모듈(200) 및 제2 작동모듈(200A)을 수용하여 조립하도록 형성되는 하단 수용부(121a)(123a)를 각각 형성하게 된다. 이때 제1,2 작동모듈은 하단 수용부에 볼팅 등의 조립으로 고정 설치할 수 있다.
제1 작동모듈(202) 및 제2 작동모듈(202A)은 상호 마주하는 좌우 한 쌍으로 구성되어 상기 모듈 고정부재(120)의 내측에 각각 안착하도록 설치되어 배터리의 가스 배출 및 배터리의 천공 부위 밀폐를 가능하도록 작동하도록 설치 구성할 수 있다. 제1 작동모듈(202) 및 제2 작동모듈(202A) 각각은 본 발명의 배터리 셀 가스제거 모듈(200)에 해당하는 부재이다. 본 발명에서 제1 작동모듈(202)과, 제2 작동모듈(202A)은 동일한 구성이므로, 편의상 제1 작동모듈(202)을 배터리 셀 가스제거 모듈(200)로 하여 설명하기로 한다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 의한 배터리 셀 가스 제거 모듈의 실시 예이다.
배터리 셀 가스 제거 모듈(200)은 배터리 셀을 활성화하기 위해 상기 배터리 셀과 충전 설비를 연결하여 상기 배터리 셀을 충전하는 도중 발생하는 가스를 제거하기 위한 장치에 설치되는 배터리 셀 가스 제거 모듈로서, 전방 중앙부가 관통 개방되고, 일측으로 배터리 셀 파우치의 흡입 관로와 메인 가스 흡입 관로를 갖는 하우징 본체(210)와; 상기 하우징 본체(210)의 전방 중심부에 조립 장착되어 배터리 셀 파우치를 순간 천공하도록 설치되는 피어싱 나이프(220)와; 상기 하우징 본체(210)의 개방된 전방으로 조립 장착되어 열을 발생하도록 하는 세라믹 히터(230)와; 상기 하우징 본체(210)의 전방 내측과 세라믹 히터(230)의 전방으로 마감 조립되어 피어싱 천공된 배터리 셀 파우치의 천공 부위를 가열시켜 열융착하기 위한 히터 블록(240)을; 포함하여 구성하게 된다.
상기 하우징 본체(210)는 전방 둘레를 따라 내측으로 개방 공간부(211a)를 가지며, 박스 형태로 형성되는 몸체(211)와; 상기 몸체(211)의 개방부 내측 둘레 모서리에 형성되어 상기 히터 블록(240)을 조립하도록 형성되는 둘레 플랜지부(213)와; 상기 몸체(211)의 개방부 내측 중심부에서 일부 돌출되어 상기 피어싱 나이프(220)를 내측으로 수용하도록 접속공(215a)을 갖는 평탄면의 돌출 수용부(215)와; 상기 몸체(211)의 상측으로 관통되어 세라믹 히터(230)의 열선을 연결하도록 형성되는 인입 열선 삽입구(217); 및, 상기 몸체(211)의 측면에 관통 형성되어 장치에 조립되기 위한 조립공(219)을 포함하여 구성할 수 있다.
또한, 상기 돌출 수용부는(215)는 중심부에서 전방으로 일정 길이 돌출 형성되어 내측으로 피어싱 나이프(220)를 수용하기 위한 접속공(215a)을 형성하되, 그 내측 둘레부를 따라 속이 깊은 장공 형태로 형성됨이 바람직하다.
상기 피어싱 나이프(220)는 일측이 일부 절곡 형성되어 하우징 본체의 전방 중심부에 조립 장착되는 연결체(221)와; 상기 연결체에서 타측으로 일정 길이 연장 형성되어 배터리 셀 파우치를 천공하기 위한 칼날부(223)를 가지도록 형성할 수 있다.
상기 세라믹 히터(230)는 내측이 개방 형성되고, 사각 모서리를 따라 평판 형태로 형성되는 세라믹 판(231)과; 상기 세라믹 판(231)의 상단 일측으로 연결 설치되는 열선(233)을 포함하여 구성할 수 있다.
상기 히터 블록(240)은 중심부에 개방구를 갖는 박스 형태의 몸체(241)와; 상기 몸체(241)의 개방구 주변 모서리에서 일부 돌출 형성되어 배터리 셀 파우치와 접촉하기 위한 이중 구조의 테두리 접촉부(243)와; 상기 몸체(241)의 외측 주변 모서리부에 일부 돌출되어 하우징 본체(210)와 피스 조립되는 조립공(245a)을 갖는 연결 플랜지(245)를 포함하여 구성할 수 있다.
도 9는 발명에 의한 배터리 셀 가스 제거 모듈에 따른 히터 블록의 다른 실시 예를 보인 예시도이고, 도 10은 발명에 의한 배터리 셀 가스 제거 모듈에 따른 히터 블록의 또 다른 실시 예를 보인 예시도이다.
도 9를 참조하면, 상기 히터 블록(240)은 테두리 접촉부(243)에서 안쪽으로 일부 연장되는 연장 돌출부(243a)를 더 형성하여 배터리 셀 파우치의 천공 부위에 대한 실링 면적(P)을 더 확보하여 천공에 대한 밀폐가 신속하게 이루어지도록 형성할 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 히터 블록(240)은 테두리 접촉부(243)에서 안쪽으로 일부 연장되는 연장 돌출부(243a-1)를 더 형성하되, 상기 연장 돌출부(243a-1)는 좌우 양측으로 벌어지는 형태로 실링 면적(P)을 더 확보하여 천공에 대한 밀폐가 신속하게 이루어지도록 형성할 수도 있다.
이로써, 배터리 셀의 천공된 부위에 대한 가열 면적을 많이 확보하는 밀폐(실링)하는 가열체의 작동을 제공하여 신속한 밀폐로 가스 제거 후에 전공 부위의 내구성을 확보하도록 하여 장치의 전반적인 장치의 내구성을 높이도록 함과 동시에, 제품의 품질을 높일 수 있다.
이상의 배터리 셀 가스제거 모듈(200)은 제2 작동모듈(202A)에도 동일한 구조로 상세한 설명은 생략한다.
상기 하우징 본체(210)는 장치들이 구성되는 케이스 역할로서, 후방 내측에는 가스 배출을 위한 관로(유로)를 형성할 수 있다.
상기 피어싱 나이프(220)는, 제1 작동모듈(202)의 피어싱 나이프(220)와 제2 작동모듈(202A)의 피어싱 나이프(220)는 상호 어긋난 구조로써, 제1 작동모듈(202)과 제2 작동모듈(202A)의 밀착 접촉에 따른 작동에서 충돌을 방지하는 구조이며, 배터리 셀에서 천공을 양측으로 진행케하여 신속한 가스 배출을 유도하기 위함이다.
상기 히터 블록(240)은 상기 피어싱 나이프(220)에 의해 형성된 배터리 셀의 천공에서 외측 방향으로 일정 거리 이격된 부위를 가열하여 열융착시킴으로써 베터리 셀이 밀폐되도록 하는 것이다.
또한, 상기 히터 블록(240)은 상기 제1 작동모듈(202)이 직진으로 작동되어 제2 작동모듈(202A)과 밀착 대면되어 배터리 셀의 전/후면을 테두리 또는 환형 형태로 가열시키는 것으로, 가열 시간이 상대적으로 짧은 세라믹 히터(230)를 이용하여 가열하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 제1 작동모듈(202) 및 상기 제2 작동모듈(202A) 사이에 배터리 셀이 위치되고, 상기 구동축(115)의 작동으로 제1 작동모듈(202)이 상기 제2 작동모듈(202A)에 의해 밀접하여 맞대어진 상태에서, 상기 제1 작동모듈(202)의 히터 블록(240) 및 상기 제2 작동모듈(202A)의 히터 블록(240)이 상기 배터리 셀의 전면 및 후면 측을 각각 가열시키면, 상기 배터리 셀은 각 히터 블록의 열에 의해 서로 맞대어지면서 열융착되고, 그에 따라 상기 배터리 셀의 천공 부위는 밀폐할 수 있게 된다.
한편, 하우징 본체(210)에 구비된 메인 가스 흡입 관로는 배터리 셀 내부에서 발생한 가스가 천공과 동시에 노즐을 통해 외부로 배출되도록 부압(negative pressure)을 형성시키는 것으로서, 외부 공간에 배치되는 부압 형성 펌프(미도시)와 연결되어 부압이 형성되도록 하여, 배터리 셀의 내부에서 발생한 상기 가스를 외부로 배출시키는 것이다. 이때, 상기 배터리 셀의 내부 압력은 상기 부압 형성 펌프에서 조절되는 부압에 따라 진공 상태가 될 수도 있고, 미리 설정된 압력으로 유지될 수도 있다.
즉, 상기 제1 작동모듈(202) 및 제2 작동모듈(202A) 사이에 배터리 셀이 위치된 상태에서 상기 제1 작동모듈(202)이 직진 운동하여 배터리 셀이 천공될 때, 상기 제1 작동모듈이 제2 작동모듈에 근접되되, 상기 제1 작동모듈이 배터리 셀과 이격되고, 상기 제1 작동모듈이 배터리 셀과 이격된 상태에서 상기 제1 작동모듈이 제2 작동모듈에 결합하는 근접 작동으로 각각의 피어싱 나이프에 의해 배터리 셀에 천공이 형성되고, 상기 제1 작동모듈 및 제2 작동모듈에서 동시에 메인 가스 흡입을 통하여 배터리 셀 내부의 가스가 외부로 배출되고, 미리 설정된 기준에 부합되도록 배터리 셀에서 가스가 배출되면, 상기 제1 작동모듈은 전방 제2 작동모듈(202A) 쪽으로 추가 전진하여 상기 제1 작동모듈과 배터리 셀 및 제2 작동모듈이 서로 밀착되면서 상기 히터 블록에 의해 가열되고, 상기 히터 블록의 가열에 의해 배터리 셀의 천공 외측부가 열융착되어 상기 배터리 셀이 밀폐됨으로써 가스가 제거된 상기 배터리 셀이 제작된다.
바람직하게는, 상기 제1 작동모듈 및 제2 작동모듈은 하나의 제2 작동모듈에 하나의 제1 작동모듈이 직진 운동하여 밀착될 수 있도록 좌/우 한 쌍으로 이루어지고, 상기 좌/우 한 쌍의 제1 작동모듈 및 제2 작동모듈은 상기 모듈 고정부재에서 좌우 한 쌍인 모듈 작동체 및 모듈 고정체에 각각 장착되어 1개조를 이루도록 구성되며, 1개조들이 상기 구동축 및 고정축에 일정거리 이격된 상태로 다수개의 쌍을 이루면서 설치할 수 있다.
이로써, 한 번에 다수개의 배터리 셀에서 가스를 제거할 수 있게 됨으로써, 배터리 셀의 가스 제거에 따른 작업 시간을 상대적으로 단축시킬 수 있게 된다.
이하, 도 11을 참조로, 본 발명의 의한 배터리 셀 가스 제거 장치의 따른 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다. 이하 설명은 상기 구조 설명에 따른다.
먼저, 대상인 배터리 셀의 상측으로 제1 작동모듈(202) 및 제2 작동모듈(202A)이 장착된 프레임 본체(110)를 하강하여 제2 작동모듈(202A) 근접 부위에 대상인 배터리 셀의 위치시켜 작업 대기한다.
다음, 제2 작동모듈(202A)에서 배터리 셀이 밀착된 상태에서 작업대기 중인 제1 작동모듈(202)이 구동축(115)과 결합된 모듈 고정부재(120)의 모듈 작동체(121)의 전진 작동으로 제1 작동모듈(202)이 일체로 직진 운동하는 것으로, 제2 작동모듈(202A)과 배터리 셀이 밀착된 부위로 완전 밀착이 진행되면서 제1 작동모듈(202) 및 제2 작동모듈(202A)에 설치된 각각의 피어싱 나이프(220)에 의해 배터리 셀에 천공이 이루어진다.
다음으로, 제2 작동모듈(202A), 배터리 셀 및 제1 작동모듈(202)이 밀착된 상태에서 제1 작동모듈(202)이 미세하게 후방으로 일부 후퇴함과 동시에 메인 가스 흡입부로부터 가스를 흡입하여 배터리 셀 내의 가스를 동시에 흡입하여 배출한다.
그런 다음, 제1 작동모듈(202)은 다시 일부 배터리 셀의 천공부위로 직진 운동함과 동시에 천공 부위를 히터 블록(240)의 가열 작동으로 천공을 밀폐(실링)한다.
끝으로, 제2 작동모듈(202A)은 모터의 구동으로 후방으로 일정 간격 후퇴하여 초기 대기 위치에 정지한 후, 프레임 본체(110)가 상승하는 것으로 배터리 셀의 가스 제거와 밀폐를 마무리한다.
이상과 같이 본 발명에 의한 배터리 셀 가스 제거 장치는 구동 액추에이터의 작동으로 구동축과 연결된 모듈 고정부재의 작동 모듈체의 직진 운동으로 고정 모듈체에 장착된 제2 작동모듈의 전방으로 작동 모듈체에 장착된 제1 작동모듈이 직진 운동하는 전/후 작동으로, 배터리 셀의 천공과 동시에 가스 배출 작업을 수행하면서 재차 직진 운동으로 배터리 셀의 천공 부위를 가열로 밀폐(실링)하고 마무리하는 일련의 자동화 작업으로 다수의 배터리 셀의 가스 제거를 하나의 작업 라인에서 한 번에 이루도록 할 수 있다.
다시 말해, 본 발명은 프레임 본체, 모듈 고정부재 및 제1,2 작동모듈로 간단하게 구성하면서도 상기 배터리 셀의 제작 도중 상기 배터리 셀의 활성화 단계에서 발생하는 가스를 효율적으로 제거할 수 있게 되고, 일련의 자동화 작업으로 상기 배터리 셀의 품질을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (8)

  1. 배터리 셀을 활성화하기 위해 상기 배터리 셀과 충전 설비를 연결하여 상기 배터리 셀을 충전하는 도중 발생하는 가스를 제거하기 위한 배터리 셀 가스 제거 장치로서,
    일측 중심에 축 설치되어 직선 운동하는 구동축과, 구동축의 좌우에서 축 설치되어 고정되는 고정축을 구비하는 프레임 본체와;
    상기 구동축에 랙 기어로 결합되어 직진 운동하도록 설치되는 모듈 작동체와; 상측이 상기 고정축에 고정되어 직진 운동하는 구동축을 가이드 하도록 설치되는 모듈 고정체를 포함하는 모듈 고정부재와;
    상기 모듈 작동체에 장착되어 직진 운동하면서 배터리 셀의 가스 배출 및 밀폐를 가능하도록 작동하기 위한 제1 작동모듈과;
    상기 모듈 고정체에 장착되어 제1 작동모듈과 마주하면서 배터리의 가스 배출 및 밀폐를 가능하도록 작동하기 위한 제2 작동모듈을 포함하여 이루어지며,
    상기 제1 작동모듈과 제2 작동모듈은 상호 마주하는 좌우 한 쌍이 배터리 셀의 가스 배출 및 밀폐를 가능하도록 하는 1개조의 가스 제거 수단으로서, 상기 구동축과 고정축의 선상에 다수로 설치 구성되는 것을 특징으로 하는
    배터리 셀 가스 제거 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 구동축의 내측과 상기 모듈 고정부재의 상측 단부 외측에는 각각 랙 기어가 맞대응하도록 형성되어 동력 전달에 의해 모듈 고정부재의 모듈 작동체에 직진 운동하는 구동축에 의해 제1 작동모듈이 제2 작동모듈을 향해 전/후 직진 운동 작동됨을 특징으로 하는
    배터리 셀 가스 제거 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 작동모듈 및 제2 작동모듈을 이루는 배터리 셀 가스 제거 모듈은:
    전방 중앙부가 관통 개방되고, 일측으로 배터리 셀 파우치의 흡입 관로와 메인 가스 흡입 관로를 갖는 하우징 본체;
    상기 하우징 본체의 전방 중심부에 조립 장착되어 배터리 셀 파우치를 순간 천공하도록 설치되는 피어싱 나이프;
    상기 하우징 본체의 개방된 전방으로 조립 장착되어 열을 발생하도록 하는 세라믹 히터;
    상기 하우징 본체의 전방 내측과 세라믹 히터의 전방으로 마감 조립되어 피어싱 천공된 배터리 셀 파우치의 천공 부위를 가열시켜 열융착하기 위한 히터 블록을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀 가스 제거 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 하우징 본체는 전방 둘레를 따라 내측으로 개방 공간부를 가지며, 박스 형태로 형성되는 몸체와; 상기 몸체의 개방부 내측 둘레 모서리에 형성되어 상기 히터 블록을 조립하도록 형성되는 둘레 플랜지부와; 상기 몸체의 개방부 내측 중심부에서 일부 돌출되어 상기 피어싱 나이프를 내측으로 수용하도록 접속공을 갖는 평탄면의 돌출 수용부와; 상기 몸체의 일측으로 관통되어 세라믹 히터의 열선을 연결하도록 형성되는 인입 열선 삽입구를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀 가스 제거 장치.
  5. 배터리 셀을 활성화하기 위해 상기 배터리 셀과 충전 설비를 연결하여 상기 배터리 셀을 충전하는 도중 발생하는 가스를 제거하기 위한 배터리 셀 가스 제거 장치에 구비되는 배터리 셀 가스 제거 모듈로서, 상기 모듈은:
    전방 중앙부가 관통 개방되고, 일측으로 배터리 셀 파우치의 흡입 관로와 메인 가스 흡입 관로를 갖는 하우징 본체;
    상기 하우징 본체의 전방 중심부에 조립 장착되어 배터리 셀 파우치를 순간 천공하도록 설치되는 피어싱 나이프;
    상기 하우징 본체의 개방된 전방으로 조립 장착되어 열을 발생하도록 하는 세라믹 히터;
    상기 하우징 본체의 전방 내측과 세라믹 히터의 전방으로 마감 조립되어 피어싱 천공된 배터리 셀 파우치의 천공 부위를 가열시켜 열융착하기 위한 히터 블록을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀 가스 제거 모듈.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 하우징 본체는 전방 둘레를 따라 내측으로 개방 공간부를 가지며, 박스 형태로 형성되는 몸체와; 상기 몸체의 개방부 내측 둘레 모서리에 형성되어 상기 히터 블록을 조립하도록 형성되는 둘레 플랜지부와; 상기 몸체의 개방부 내측 중심부에서 일부 돌출되어 상기 피어싱 나이프를 내측으로 수용하도록 접속공을 갖는 평탄면의 돌출 수용부와; 상기 몸체의 일측으로 관통되어 세라믹 히터의 열선을 연결하도록 형성되는 인입 열선 삽입구를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀 가스 제거 모듈.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 피어싱 나이프는 일측이 일부 절곡 형성되어 하우징 본체의 전방 중심부에 조립 장착되는 연결체와; 상기 연결체에서 타측으로 일정 길이 연장 형성되어 배터리 셀 파우치를 천공하기 위한 칼날부를 가지도록 형성되며,
    상기 세라믹 히터는 내측이 개방 형성되고, 사각 모서리를 따라 평판 형태로 형성되는 세라믹 판과; 상기 세라믹 판의 상단 일측으로 연결 설치되는 열선을 포함하여 이루어지며,
    상기 히터 블록은 중심부에 개방구를 갖는 박스 형태의 몸체와; 상기 몸체의 개방구 주변 모서리에서 일부 돌출 형성되어 배터리 셀 파우치와 접촉하기 위한 테두리 접촉부와; 상기 몸체의 외측 주변 모서리부에 일부 돌출되어 하우징 본체와 피스 조립되는 조립공을 갖는 연결 플랜지를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀 가스 제거 모듈.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 히터 블록은 테두리 접촉부에서 안쪽으로 일부 연장되는 연장 돌출부를 더 형성하여 배터리 셀 파우치의 천공 부위에 대한 실링 면적을 더 확보한, 배터리 셀 가스 제거 모듈.
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101499471B1 (ko) 2012-02-27 2015-03-09 주식회사 엘지화학 이차전지의 제조방법 및 이를 이용하여 생산되는 이차전지
KR20150089164A (ko) 2014-01-27 2015-08-05 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 배터리셀의 제조방법
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